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随着多媒体信息技术和Internet的迅速发展,版权保护问题日益突出。数字水印技术作为信息隐藏技术研究领域的重要分支,也是版权保护的重要手段,己经受到越来越多的关注。其中,数字图像水印技术是数字水印技术研究的一个方面,具有极大的理论研究价值和应用前景,是学术界研究的一个热点。
本文首先介绍了数字水印的研究背景及现状,论述了数字水印的基本概念特征、通用模型、攻击方法及性能分析方法,明确了本文的研究方向;对数字水印技术及其相关的离散余弦变换和小波分析、人类视觉系统等基本概念、理论、知识点进行了概述。文中采用了有意义的二值图像作为水印信息,且在嵌入之前对水印信息进行预处理,介绍了基于Arnold变换、混沌序列的图像置乱算法,将原始水印置乱使之成为杂乱信息,而后进行水印的嵌入,从而加强了水印信息的安全性及不可见性。
本文实现了一种改进的基于DCT域的自适应人类视觉系统的盲水印算法。本算法选用了有意义的二值图像作为水印,采用相邻的4个8×8DCT块之间的关系来嵌入水印信息。根据最大量化误差原理,由Watson视觉模型推导出的一种可以直接应用于DCT压缩域的自适应归一化掩模,避免了大量的重复计算。在检测算法中不需要原始图像从而实现了盲提取,通过仿真攻击实验,结果表明此方案具有较好的健壮性和不可见性。
本文实现了两种基于小波变换的数字图像水印算法。两种算法均选用了有意义的灰度图像作为水印,采用基于置乱的加密方法对水印进行处理,不仅简单实用而且安全可靠。算法一将宿主图像分成大小相同的小块,对每一块进行离散小波变换,选出中低频小波系数嵌入水印;算法二利用整数小波变换的优点,实现了一种基于整数小波变换的彩色图像水印算法,对原始彩色图像的RGB进行颜色模型转换,转换为YIQ,然后在彩色图像的亮度分量Y的K层整数小波分解的低频系数与高频系数中嵌入水印。通过对比两种算法在各种攻击下的性能,从理论分析和实验验证两个方面证明了这两种方案的不可见性和健壮性。
最后,对三种算法的实验结果进行了性能分析对比,实验结果表明算法都具有良好的鲁棒性和不可见性。基于DCT的水印算法在抵抗旋转攻击和JPEG压缩的能力更强,而基于小波变换的水印算法,可以在中间某一级或几级的小波系数中嵌入水印信息,从而加大了水印嵌入的灵活性。